CN105256235A

CN105256235A - 高压气瓶钢及其表面氧化铁皮的去除方法

Info

Publication number: CN105256235A
Application number: CN201510811133.1A
Authority: CN
Inventors: 罗许; 李俊洪; 刘韶华; 龚慧; 李卫平; 王羿
Original assignee: Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: CN105256235B

Abstract

本发明属于热连轧板带技术领域，具体涉及一种高压气瓶钢及其表面氧化铁皮的去除方法。本发明中一种高压气瓶钢，由以下重量百分比化学成分组成：C？0.30～0.70％、Si？0.20～0.50％、Mn？0.40～1.00％、Cr？0.80～1.30％、Mo？0.15～0.40％、V？0.03～0.10％、Ti？0.008～0.15％、P≤0.015％、S≤0.005％，余量为铁及不可避免的杂质。本发明提供一种化学成分适用范围广的中碳高硅CrMo系列热轧高压气瓶钢，以及一种通过控制表面质量，工艺简单，成本低的抑制高压气瓶钢表面红色氧化铁皮生成的方法。

Description

高压气瓶钢及其表面氧化铁皮的去除方法

技术领域

本发明属于热连轧板带技术领域，具体涉及一种高压气瓶钢及其表面氧化铁皮的去除方法。

背景技术

Si在高温条件下会形成硅橄榄石相(Fe₂SiO₄)，它易富集在氧化铁皮与基体的结合面处以及氧化铁皮的内部，使得氧化铁皮的附着力增强，难以去除。硅橄榄石在低于1173℃会凝固，如果不能完全除去，易导致钢板表面形成红锈及麻坑等。热轧板卷表面红色氧化铁皮(即残留在钢带表面的Fe₂O₃氧化铁皮，以下简称红锈)对使用性能和服役性能不利，还严重影响钢卷外观。CrMo系列汽车气瓶用高强合金钢在汽车、水火电及煤化工领域具有广泛的应用途径。攀钢采用转炉→连铸→蓄热式加热炉加热→热连轧轧制(如30CrMo级别)生产热轧高压气瓶钢，由于其热轧产品本身的特性，所生成的红色氧化铁皮出现难以去除的现象，在轧线除鳞效果不理想下可能残留较厚的氧化铁皮并在变形过程中压入钢基体形成氧化铁皮压入缺陷，表面氧化铁皮的压入不仅严重影响钢板的外观质量，而且对钢板的使用性能和服役性能极为不利。目前，国内钢铁企业更多把关注的重点放在钢板的尺寸精度和力学性能上，缺乏对氧化铁皮压入的足够重视，加之高温热轧和短时加热等一些节能技术的广泛应用，致使此问题一直没有得到彻底的解决，成为制约产品结构升级的因素之一。

采用蓄热式加热炉中还原一氧化这种特殊的加热氛围，使得CrMo系列中碳含硅钢氧化层在形成时不断的处于“生长一分解一生长”的交替过程中，这样一方面生成氧化层比较薄而且致密，另一方面使得氧化层凹凸不平。凹凸不平的氧化层与金属基体的连接面成曲折面，结合面积较大，从而结合强度高，氧化铁皮难去除。

同时，CrMo系列中碳含硅钢中含有Cr、Mo、Ni等合金元素，这些合金元素一方面会和O₂发生氧化反应，生成相应的氧化物如Cr₂O₃、MoO₃、NiO等；另一方面和Fe以及合金元素之间生成复杂相如FeCr₂O₄、NiS、NiCr₂O₄等，这些氧化物及复杂相存在于氧化铁皮中增加了其强度，存在于结合处，增加氧化层和基体之间的结合力，这都会使氧化铁皮难以去除。

根据研究表明，红色氧化铁皮本质是一种结构较为致密的难以去除的氧化铁皮，其产生与钢种化学成分、轧制工艺过程温度控制和带钢冷却过程等因素有关。

目前，国内外对于除去热轧氧化铁皮，或是控制其产生的报道较多。

申请号为“200810238776.1”，发明名称为“一种去氧化铁皮的方法”，针对低碳钢盘条公开了采用机械除锈是剥壳轮除锈，用钢丝刷将表面一层锈打磨，高压水洗的压力在0.2－0.3MPa，酸洗的酸度在20％左右，烘干温度150℃左右；简便且准确的将盘条表面的氧化铁皮冲洗更干净，节约酸20％－30％，该发明不适合中碳高硅板坯热连轧过程解决表面红色氧化铁皮的生产。

申请号为“201210357690.7”，公开的一种控制中厚板表面氧化铁皮的方法中，表面氧化铁皮的压入不仅严重影响钢板的外观质量，而且对钢板的使用性能和服役性能极为不利。针对低碳低合金高强度系列中厚板，产生氧化铁皮压入等表面质量问题，提供一种工艺简单，便于操作，能有效减少和去除中厚板表面氧化铁皮，提高轧后中厚板表面质量的生产方法。

“热轧钢板红锈氧化铁皮形成机制及改进措施”一文中，主要针对低碳汽车梁用热轧钢板分析了红锈氧化铁皮的产生原因是钢中硅含量较高，容易生成剥离性较差的Fe₂SiO₄(2FeO·SiO₂)，除鳞不尽残留下来的FeO在轧制工序中的粗轧、精轧、层冷、卷取和冷却过程中，长时间在高温环境下与氧反应生成Fe₃O₄和Fe₂O₃，其中Fe₂O₃的比例越高，红色就越严重。该文献通过采用降低钢种硅含量，在原工艺上适当下调热轧各工序的温度制度，如板坯出炉温度、精轧入口温度、终轧温度和卷取温度等,从而降低氧化铁皮的生成量和避免生成红色的Fe₂O₃，且仅局限在低碳低合金结构钢方面应用。

申请号为“200710010183.5”，发明名称为“中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法”，公开了一种成分控制为：C0.049-0.20、Si0.015-0.20、Mn0.15-1.50、P0.009-0.013、S0.004-0.01、Nb0-0.04、V0-0.04、Ti0-0.02，余为Fe和微量杂质；并提出将钢中的Si含量严格控制在Si≤0.20％(甚至Si≤0.05％)就能起来较好的消除红色氧化铁皮的效果。

综上可见，去除热轧钢板表面红色氧化铁皮的方法主要有机械除鳞方法、高压水除鳞方法和将钢中的Si含量严格控制在Si≤0.20％，但不管采用以上何种方法，均会带来热轧钢板生产成本的增加。所以，如何减少或消除热轧钢板表面的红色氧化铁皮，同时又将钢板的生产成本控制在一个合理的范围以内是钢铁企业值得深入研究的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种化学成分的适用范围广，可以减少生成剥离性较差的Fe₂SiO₄(2FeO·SiO₂)结构的氧化铁皮，避免增加冶炼成本的中碳高硅CrMo系列热轧高压气瓶钢。

本发明一种高压气瓶钢，由以下重量百分比化学成分组成：C0.30～0.70％、Si0.20～0.50％、Mn0.40～1.00％、Cr0.80～1.30％、Mo0.15～0.40％、V0.03～0.10％、Ti0.008～0.15％、P≤0.015％、S≤0.005％，余量为铁及不可避免的杂质。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种高压气瓶钢，优选由以下重量百分比化学成分组成：C0.30～0.61％、Si0.28～0.37％、Mn0.53～0.92％、Cr0.87～1.26％、Mo0.19～0.38％、V0.035～0.086％、Ti0.021～0.092％、P≤0.015％、S≤0.004％，余量为铁及不可避免的杂质。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种通过控制表面质量，工艺条件简单可控，能耗低、成本低的抑制高压气瓶钢表面红色氧化铁皮生成的方法。

本发明所述高压气瓶钢表面氧化铁皮的去除方法，包括以下步骤：转炉→连铸浇铸板坯→热送直装加热→高压水除鳞→粗轧→热卷箱卷取→精轧→冷却→成品卷取，具体工艺为：

a、加热：采用热送直装加热模式，控制出炉温度为1230～1260℃；

b、粗轧：采用五道或七道次轧制，轧制速率为2.5～3.2m/s，粗轧后中间板坯厚度为38～55mm；

c、精轧：开轧温度为970～1030℃，终轧温度为870～900℃；

d、冷却：采用全段稀疏冷却的方式；其中，钢板全长冷却速度≥15℃/s，终冷温度为600～650℃，层流上集管:层流下集管冷却水速率比＝50％～60％:75％～90％；

e、卷取：卷取温度为600～650℃。

上述所述高压气瓶钢表面氧化铁皮的去除方法，a步骤中出炉温度优选为1230～1255℃。

上述所述高压气瓶钢表面氧化铁皮的去除方法，其中c步骤中开轧温度优选为978～1025℃，终轧温度优选为875～895℃。

上述所述高压气瓶钢表面氧化铁皮的去除方法，其中d步骤中稀疏冷却温度优选为18～38℃/s，层流上集管:层流下集管冷却水速率比＝60％:90％。

上述所述高压气瓶钢表面氧化铁皮的去除方法，其中e步骤中卷取温度优选为610～644℃。

本发明提供一种热轧钢板的表面质量控制方法，根据钢种中Cr、Mo、Ti等复合微合金化析出相的固溶温度较高的特点，采用高的热轧出炉温度，保障剥离性较差的硅橄榄石相(Fe₂SiO₄)、粘附性强的复杂氧化物(如Cr₂O₃、MoO₃、NiO等)在除鳞过程中的去除效果，精轧采用“低温快轧模式”工艺，该工艺可以阻止除鳞残留以及次生氧化铁皮在后续的加工过程中被氧化成Fe₂O₃的红色氧化铁皮，从而达到减少热轧钢板表面生成红色氧化铁皮，本发明方法工艺简单，能耗低，尤其适用于中碳高硅CrMo系列Cr、Mo、V、Ti、Mn和Si微合金元素的热轧钢板。本发明中碳高硅CrMo系列热轧高压气瓶钢，可以避免因为降低C、Si而增加冶炼成本。

具体实施方式

本发明热轧钢板化学成分的适用范围很广，不需考虑少量Cr、Mo等合金元素的加入，对中低碳含硅钢在加热炉中生成的氧化铁皮粘附性的影响；也不需要控制Si含量至较低的程度，例如Si含量低于0.2％，依旧可以减少生成剥离性较差的Fe₂SiO₄(2FeO·SiO₂)结构的氧化铁皮；还可以避免因为控制较低Si含量而增加的冶炼成本。

本发明还提供一种通过控制表面质量，工艺条件简单可控，能耗低、成本低的，可抑制高压气瓶钢表面红色氧化铁皮生成的方法。

本发明所述高压气瓶钢表面氧化铁皮的去除方法，主要包括以下步骤：转炉→连铸浇铸板坯→热送直装加热→高压水除鳞→粗轧→热卷箱卷取→精轧→冷却→成品卷取，具体工艺为：

c、精轧：开轧温度为970～1030℃，终轧温度为870～900℃；

e、卷取：卷取温度为600～650℃。

鉴于本发明热轧钢板化学成分的特点，本发明制备方法是根据钢种Cr、Mo、Ti等复合微合金化中析出相的固溶温度较高的特点，采用高的热轧出炉温度保障剥离性较差的硅橄榄石相(Fe₂SiO₄)、粘附性强的复杂氧化物(如Cr₂O₃、MoO₃、NiO等)在除鳞过程中的去除效果，精轧采用“低温快轧模式”工艺，该工艺可以阻止除鳞残留，以及次生氧化铁皮在后续的加工过程中被氧化成Fe₂O₃的红色氧化铁皮。

通过本发明方法控制表面质量，抑制红色氧化铁皮生成，可减少热轧钢板表面生成氧化铁皮，而且钢种化学成分的适用范围较广；无需对现有设备改造，工艺条件简单可控，并具有能耗低、成本低等优点。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本发明具体生产工艺流程为：铁水脱硫→转炉冶炼复合吹炼→脱氧、合金化及高碱度精练渣脱硫→炉后小平台补喂Al线→RH真空处理及Ti微合金化→喂钙线→连铸→板坯热装加热→高压水除鳞→粗轧→热卷箱卷取→精轧→层流冷却→卷取→包装入库。

表1本发明热轧钢板的化学成分(重量百分比％)

序号	C	Si	Mn	P	S	Mo	Cr	V	Ti
										1	0.35	0.29	0.53	0.013	0.004	0.25	0.93	0.073	0.065
2	0.30	0.32	0.78	0.009	0.003	0.38	1.05	0.055	0.057
										3	0.48	0.31	0.92	0.011	0.002	0.21	0.87	0.062	0.047
4	0.55	0.47	0.80	0.015	0.001	0.32	1.26	0.035	0.092
										5	0.61	0.28	0.65	0.008	0.003	0.19	1.12	0.086	0.021

将表1中五组钢水采用常规大板坯连铸方法将其浇铸成230mm×(1100～1600mm)×11000mm的连铸板坯，并直接热送至步进式加热炉中进行加热。出炉温度为1230～1260℃，经过高压水除鳞后送R1(第一粗轧机)粗轧机轧制五道或七道，其中实施例1中序号2、4、5采用五道次轧制，序号1、3组采用七道次轧制；粗轧后中间板坯厚度在38～55mm。粗轧后的钢坯随后进行热卷箱卷取，所述热卷箱例如可以为无芯移送热卷箱，在所述热卷箱中实现中间坯头尾互换，以保证钢坯通长的温度均匀；同时起到去除二次氧化铁皮作用。然后送F1～F7(精轧机组各机架的序号)精轧机进行轧制，精轧开轧温度控制在970～1030℃，终轧温度范围为870～900℃。精轧后采用全段稀疏冷却方式以≥15℃/s的冷速冷却到600～650℃的温度范围内卷取，层流冷却段上集管:层流下集管冷却水速率比＝60％:90％。详细轧制工艺参数见表2所示：

表2轧制工艺参数

结合表1中热轧钢板的化学成分和表2中具体的轧制工艺参数下制备的热轧高压气瓶钢，其成品钢板表面光洁，均未产生红色氧化铁皮，完全满足用户的使用要求。

Claims

1.一种高压气瓶钢，其特征在于：由以下重量百分比化学成分组成：C0.30～0.70％、Si0.20～0.50％、Mn0.40～1.00％、Cr0.80～1.30％、Mo0.15～0.40％、V0.03～0.10％、Ti0.008～0.15％、P≤0.015％、S≤0.005％，余量为铁及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述一种高压气瓶钢，其特征在于：由以下重量百分比化学成分组成：C0.30～0.61％、Si0.28～0.37％、Mn0.53～0.92％、Cr0.87～1.26％、Mo0.19～0.38％、V0.035～0.086％、Ti0.021～0.092％、P≤0.015％、S≤0.004％，余量为铁及不可避免的杂质。

3.权利要求1或2所述高压气瓶钢表面氧化铁皮的去除方法，包括以下步骤：转炉→连铸浇铸板坯→热送直装加热→高压水除鳞→粗轧→热卷箱卷取→精轧→冷却→成品卷取，其特征在于：

b、粗轧：采用五道次或七道次轧制，轧制速率为2.5～3.2m/s，粗轧后中间板坯厚度为38～55mm；

c、精轧：开轧温度为970～1030℃，终轧温度为870～900℃；

e、卷取：卷取温度为600～650℃。

4.根据权利要求3所述高压气瓶钢表面氧化铁皮的去除方法，其特征在于：a步骤中出炉温度为1230～1255℃。

5.根据权利要求3所述高压气瓶钢表面氧化铁皮的去除方法，其特征在于：c步骤中开轧温度为978～1025℃，终轧温度为875～895℃。

6.根据权利要求3所述高压气瓶钢表面氧化铁皮的去除方法，其特征在于：d步骤中稀疏冷却温度为18～38℃/s，层流上集管:层流下集管冷却水速率比＝60％:90％。

7.根据权利要求3所述高压气瓶钢表面氧化铁皮的去除方法，其特征在于：e步骤中卷取温度为610～644℃。